Language
Country/Area
No result found
كشف بنية MXenes: لماذا تتمتع هذه المواد بتصميم متعدد الطبقات فريد من نوعه؟
في مجال علم المواد، تعد مركبات MXenes فئة من المركبات غير العضوية ثنائية الأبعاد التي جذبت اهتمام العلماء. وهي تحتوي على كربيدات أو نتريدات أو كربونات معدنية انتقالية رفيعة ذريًا. تكمن خصوصية هذه الفئة من المواد في بنيتها الطبقية وقدرتها على قبول مجموعة متنوعة من مجموعات الإنهاء المرتبطة بالهيدروجين، مما يجعل MXenes تظهر إمكانات غير محدودة في العديد من التطبيقات.
الخصائص البنيوية لـ MXenes
عادةً ما يستخدم التركيب الأولي لمواد MXenes عملية الحفر بحمض الهيدروفلوريك (HF)، مما يمنحها مظهرًا يشبه المروحة القابلة للطي وعادةً ما يُطلق عليها اسم MXene متعدد الطبقات (ML-MXene) أو MXene ذو طبقات قليلة مع عدد صغير من الطبقات. (FL-MXene). يؤدي هذا الهيكل الفريد إلى تفاعلات ضعيفة نسبيًا بين الطبقات، مما يسمح لـ MXenes بالحصول على خصائص قابلة للضبط لتطبيقات مختلفة.
تستخدم MXenes اتفاقية التسمية Mn+1XnTx، حيث يمثل T مجموعة وظيفية، مثل O، F، OH، Cl.
طرق تصنيع مركبات MXenes
يتم تصنيع MXenes عادة عن طريق استخراج عنصر A بشكل انتقائي من الطور MAX. لا تؤدي هذه العملية إلى أي خسارة أو تغيير في الأداء بغض النظر عن التغييرات في حجم الدفعة. أظهرت الدراسات أنه أثناء عملية النقش على Ti3AlC2 باستخدام حمض الهيدروفلوريك، بعد إزالة عنصر A (Al) بشكل انتقائي، سيتم إنهاء سطح طبقة الكربيد بواسطة ذرات الأكسجين والهيدروكسيل والفلور. أنواع مختلفة من MXenesيتم تصنيف MXenes إلى أنواع مختلفة وفقًا لعدد طبقاتها والمعادن الانتقالية، بما في ذلك MXenes الثنائية، وMXenes الثلاثية، وMXenes ذات المعادن الانتقالية المزدوجة. تتوافق هذه الهياكل المختلفة مع خصائص كهروكيميائية وفيزيائية مختلفة. يمكن أن تلعب MXenes دورًا في الإلكترونيات الأجهزة والبطاريات والحفازات وغيرها من المجالات.
اعتمادًا على اختيار المعادن الانتقالية، يمكن أن تظهر معادن MXenes خصائص مثل التوصيل الكهربائي وخصائص الشفاء الذاتي، مما يجعلها مواد محتملة لتطبيقات تكنولوجية مختلفة.
الخصائص البصرية والبيولوجية لمكسينات
أظهرت الدراسات أن مركبات MXenes مثل Ti3C2 و Ti2C تمتص الضوء في نطاق الضوء المرئي وتتمتع بخصائص ضوئية حرارية ممتازة. بالإضافة إلى ذلك، تمت دراسة الخصائص البيولوجية لـ MXenes على نطاق واسع، ووجد أن Ti3C2 MXene يظهر فعالية مضادة للبكتيريا جيدة ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا وله سمية انتقائية للخلايا السرطانية، مما يدل على إمكاناته في التطبيقات الطبية الحيوية.التطبيقات والآفاق المحتملة
لقد أظهرت مواد MXenes إمكانات تطبيقية في العديد من المجالات. على سبيل المثال، في تطبيقات تخزين الطاقة مثل بطاريات الليثيوم أيون والمكثفات الفائقة، بالإضافة إلى تنقية المياه وأجهزة استشعار الغاز. لا يعمل تصميمها المتعدد الطبقات الفريد على إثراء الخصائص الفيزيائية والكيميائية لـ MXenes فحسب، بل يوفر أيضًا المزيد من المرونة للاحتياجات التقنية المختلفة.تتمتع مواد MXenes بإمكانيات كبيرة للتطبيق وقد تصبح مواد مبتكرة لتقنيات الطاقة المستدامة وحماية البيئة في المستقبل.
